谐波注入串联三相桥式12脉波整流电路的研究

环境保护和可持续发展是当今世界的热点问题，同样与人类生活密切相关的电力系统也是一种“环境”，也面临着污染。电能是人类生产最重要的二次能源之一，无论人们的日常生活还是工农业的生产都离不开电，我们在对电能的有效利用方面就显得尤为重要。公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境最严重的一种污染[1]。因此抑制谐波和提高功率因数已成为电力系统所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。

随着电力系统的日益发展，谐波抑制也就变得越来越重要，电力电子装置本身可以产生谐波，又可以通过电力电子装置作为滤波器从而抑制谐波[2]。电力电子技术的迅猛发展，大量以电力电子器件为基础的整流装置得到广泛的应用。随着整流装置功率的进一步加大，它所产生的谐波，无功功率等对电网的干扰也随之加大。电力电子装置已经成为电力系统中的主要波源，造成了电能的巨大浪费，采用谐波注入法注入串联12脉波整流电路，产生24脉波，大大减少谐波对电网的干扰，提高了电能的利用率。1串联12脉波整流电路工作特性及谐波分析

串联12脉波电路图如图1所示，整流变压器采用Y/Y-

Δ，三相电源星型联结时，线电压超前相应的相电压30°。采用

不可控器件二极管[3]。整流器1输出电压为U o1，整流器2输出电压为U o2，当输入变压器各个绕组之间的比例关系为

N 1=N 2；N 3=3姨N 2，则二次侧两绕组的线电压有效值相等，电

压矢量图如图2所示。

图1串联12脉波整流器电路图

Fig.1Circuit diagram of series 12pulse rectifier

谐波注入串联三相桥式12脉波整流电路的研究

袁发庭，秦实宏，姚湘陵

（武汉工程大学电气信息学院，湖北武汉430205）

摘要：简要分析串联三相桥式12脉波整流电路的基本原理，针对谐波对电网的影响以及提高功率因素，采用谐波注入三相桥式12脉波整流电路，实现24脉波无源多电平整流。基于matlab/simlink 建立谐波注入12脉波整流电路的仿真模型。实验结果表明，谐波注入法明显降低交流侧电流的谐波含量和输入电流总畸变率（THD ），同时改善功率因素，大大降低了谐波对电网的干扰，提高了电能的利用率。关键词：谐波注入；12脉波整流；THD ；功率因素中图分类号：TM 461.5

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2013）02-0100-04

Research on series three -phase bridge 12pulse rectifier circuit

with harmonic injection

YUAN Fa -ting ，QIN Shi -hong ，YAO Xiang -ling

（School of Electrical and Information Engineering ，Wuhan Institute of Technology ，Wuhan 430205，China ）

Abstract:The paper analyzes principle of series three -phase bridge 12pulse rectifier circuit briefly.According to the influence of harmonic wave to power grid and improvement of power factor ，harmonic wave is injected into the three -phase bridge 12pulse rectifier circuit so that we realize twenty -four pukse passive multilevel rectifier.Besides ，we build the model of twelve pulse rectification circuit with harmonic injection by matlab/simlink.The experimental result indicate that harmonic wave injection method can reduce harmonic content of AC side and total harmonic distortion （THD ），it is not only cut out interruption of harmonic wave with power grid ，but also enhance the energy utilization.Key words:harmonic injection ；12pulse rectifier ；THD ；power factor

收稿日期：2012-09-28

稿件编号：201209212

基金项目：国家自然科学基金项目（51207117）

作者简介：袁发庭（1988—），男，湖北安陆人，硕士研究生。研究方向：电力电子及电力传动。

电子设计工程

Electronic Design Engineering

第21卷

Vol.21

第2

期No.22013年1月Jan.2013

－100－

整流器件的谐波抑制仿真

整流器件的谐波抑制仿真 ：The use of nonlinear loads in power system make harmonic pollution ，in order to solve the harmonic pollution ，active power filter is used. This paper introduces the basic principles of active filter ，and establishs a Matlab / Simulink simulation model and analysis. The results show that the active filter has good compensation characteristic. 0 引言随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来越广泛，电磁环境受到严重的污染，电网谐波污染问题成为一个非常严峻问题。此外电网中使用的异步电动机、变压器和电弧炉等负荷消耗大量的无功功率，若得不到及时补偿将致使电网电压波动、供电设备容量增加、损耗增加。因此，谐波补偿成为当前的一个非常严峻的问题。 谐波抑制的手段主要包括无源滤波和有源滤波。无源滤波器是由电容器和电抗器串联而组成的，并且调谐在某种特定的谐波频率，对它所调谐的谐波具有一个低阻抗作用；有源滤波器是产生与其所测得的畸变的谐波电流的相位相反的一组谐波电流，谐波电流因此被抵消并且最终变成一个没有畸变的正弦波。本文中 主要介绍并联型有源滤波器的原理，并进行MATLAE仿真和分析。

1并联有源滤波器的工作原理 系统的主要组成包括：指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路。Is 为电网提供的电流，il 为负载电流，ic 为有源滤波器的输出电流。基本原理为当需要对非线性负载所产生谐波电流进行补偿时，由检测电路测量出补偿对象负载电流il 中的谐波电流成分iLh ，将它相位相反后当作要补偿电流的指令信号，因此由补偿电流发生电路产生的补偿电流ic 和负载电流中的谐波信号iLh 等大、反相，补偿电流与电网中的谐波和无功电流相消，因此电网的电流和负载的基波电流相等，使的电源电流变为正弦波。 2有源滤波器的Matlab 仿真研究 2.1谐波检测谐波电流检测法有很多，包含用模拟带通滤波器，傅立叶变换谐波检测分析，瞬时无功功率谐波检测等等。本文采用的办法是基于瞬时无功功率的谐波检测法，其基本原理如图2 所示。 图2 中： C=sin s t -cos s tcos s t sin 3 t , =■ 1 -1/2 -1/20 ■ 12 -■/2 其中 ia 、ib 、ic 分别为谐波补偿之前 a、b、c 的三相电流，输入电流ia、ib、ic通过C32坐标变换后使其再经过滤波器(LPF)，然后再经过一次C32反变换后就可以得到基波电流分量

并联多重12脉可控整流电路

. . 辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文） 题目：并联多重12脉可控整流电路（220Ｖ／200Ａ） 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生： 指导教师：（签字） 起止时间：

课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：电气 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要 近些年来随着电力电子技术的快速发展，电力电子技术已广泛应用于各个领域。直流整流器是以电力电子技术为基础发展起来的。它是利用电力电子技术的基本特点以小信号输入控制很大的功率输出，放大倍数极高，这就是电力电子设备成为强、弱电之间接口的基础。利用这一特点能获得节能、环保、高效、高可靠性、安全良好的经济效益。 整流电路是将交流电能变为直流电能的一种装置，整流电路是电力电子电路中出现最早的一种。它的发展还与其他许多基础学科有着紧密的联系，如微电子技术、计算机技术、拓扑学、仿真技术、信息处理与通信技术等等。每一门学科或专业技术的重大发展和突破都为电力电子技术的发展带来了巨大的推动力。 关键词:整流电路；触发电路；保护电路；MATLAB仿真

目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计容 (1) 第2章并联多重12脉整流电路设计 (3) 2.1并联多重12脉整流电路总体设计方案 (3) 2.2具体电路设计 (4) 2.2.1主电路设计 (4) 2.2.1触发电路设计 (5) 2.2.2保护电路设计 (6) 2.3元器件型号选择 (7) 2.3.1主电路参数选择 (7) 2.3.2晶闸管参数选择 (8) 2.4系统调试或仿真、数据分析 (9) 2.4.1 MATLAB仿真软件简介 (9) 2.4.2并联12脉波整流电路建模 (9) 2.4.3并联12脉波整流电路仿真波形及数据分析 (10) 第3章课程设计总结 (12) 参考文献 (13)

三相桥式全控整流电路分析

一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。

在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。

单相桥式整流电路实验

课题单相桥式整流电路执教者教学时间40×2分钟 教学方法启发讲授、项目示范、练习巩固教学用具黑板/粉笔，投影，二极管整流电路示范装置，交流电源调节器，通用双踪示波器，万用表 教学目的通过对单相桥式整流电路原理的理解，能够正确的使用和安装单向桥式整流电路或桥堆（1）根据二极管的单向导电性正确判断桥中二极管的导通、截止状态，并用波形表示；（2）使用示波器分析工作中电路的波形，正确判断桥及桥中二极管的工作情况是否正常；（3）使用万用表对桥的输入、输出电压进行测量、监控，掌握桥的输入、输出关系；（4）根据要求正确地选择二极管或集成的桥堆； （5）正确安装整流桥并接入电路，注意好的职业习惯的培养； 教学重点单向桥式整流电路原理的理解及电路安装 教学难点（1）桥中各桥臂二极管的工作情况分析；（2）整流桥中二极管参数的选择； （3）二极管在整流电路安装时的操作要点。 教学过程 项目内容备注 导入：8min 1、二极管的单向导电性； 2、单向半波、全波整流电路的优劣特点 使用万用表和示波器 对相关内容进行复习。

教学过程( 续) 新 课： 65 min 单相桥式 整流电路 原理 (35min) 1、用不同颜色的发光二极管代替普通的整流二极管组成桥式整流电路，正确接入电 路，演示二极管整流过程。 2、将双踪示波器分别接入相邻、相对两桥臂，观察其变化过程。(1、2共18min) 3、使用万用表对其输入、输出电压进一步跟踪，调节输入电压的大小，测量输出电 压，发现它们之间的数量关系。（14min） 4、师生对上述过程进行分析，探究上述现象形成的原因。(3min) 运用模块式任务导向 教学原理，展开教学， 以突出重点、分化难 点。 器件的选 择与电路 安装 (30min) 1、根据上述原理分析，获得二极管桥式整流电路中二极管上承受最大反压、流过二 极管整流电流值与整流桥交流侧输入电压的关系，从而理解该电路在选择二极管时 所采用的经验式。 2、示范练习并指导学生根据需要选择二极管，并将其正确接入电路。 注意事项 电路安装时，一定要认准交流侧“阴阳-阴阳”串联，直流侧“阴阴-阳阳”并联； 测试桥式整流电路输入、输出电压时要注意万用表使用安全； 测试信号波形时，因测试探头“公共接地”端在测试中的作用，在测试时为了分析方便，当测试扫描一旦确 定，在进行输出、管压降测试时，不要再次调节该参数。 课堂总结及作 业布置(5min) 总结本教学单元的重点，巧妙设置问题考查学生的掌握程度，同时提出思考，为进入滤波电路学习做好铺垫。课堂答疑（2 min）针对本教学单元内的相关问题，课堂上回答学生的疑问，并对比较集中的、非常规性的问题在全班进行解释。教学反思（附后） 2

全波整流滤波电路

二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.02(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。

下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下： ②讨论C和RL的大小对输出电压的影响。

用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析

新能源与动力工程学院用simulink对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析 专业电力工程与管理 班级电力工程与管理1101 姓名李宁军 学号201110844 指导教师董海燕 2014年11 月2日

用simulink 对三相桥式全控整流电路仿真和谐波分析 摘要：随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统 和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺利进行。Matlab 提供的可视化仿真工具可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink 对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、负载情况下进行了仿真分析，既进一步了解三相桥式全控整流电路的工作原理，同时进行了FFT 谐波分析，这对于评估电力电子装置对电网的危害和影响有非常重要的作用。对三相桥式全控整流电路交流侧产生的谐波进行仿真分析，从而证明了仿真研究的有效性在在现代电力电子技术中具有很重要的作用和很广泛的应用。 1. 工作特点和电路的构成： 三相桥式全控整流电路原理图如图1所示。它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6，同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O 时，输出电压Ud 一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高1倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。 d n VT2 VT4VT6图1

12脉波整流

https://www.wendangku.net/doc/cd13575196.html,/view/f05a78d850e2524de5187e4 2.html 串联型12脉波二极管整流器 摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE 标准。 关键词：串联型、二极管、整流器 变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。 1.理论分析 假定直流滤波电容d C 足够大，从而可以忽略直流电源d V 中的纹波含量。 在任何时刻（换相过程除外），上、下两个6脉波二极管整流器中各有两个二极管导通，d i 同时经过4个二极管形成回路。由于两个6脉波二极管整流器的输出为串联连接，二次侧绕组的漏电感也可以认为是串联连接，直流电流的纹波相对较小。 输出直流电流d i 连续，且在每个供电频率周期内包含有12个脉波。变压器二次侧星形连接的绕组中的电流a i 近似为梯形波，只是在顶端有4个纹波。变压器二次侧三角形连接的绕组中的电流~ a i 和a i 的波形形状相同，只是在相位上相差 30 。 由于变压器一次侧和二次侧上面的绕组都为星形连接，折合后的电流' a i 和折 合前的电流a i 波形形状应该相同，只是幅值将减少一半（可根据两个绕组匝数比计算得到）。而二次侧三角形绕组中折合前的电流~ a i 和折合后的电流' ~ a i 波形会不 同。且一次侧电流与二次侧电流之间存在如下关系： ' ' ~ a a A i i i += 2. 仿真结果

桥式整流电路分析

1、桥式整流 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。 桥式整流电路如图Z0705所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的 三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载 电阻R L组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示。在u2的正半周，D1、 D3导通，D2、D4截止， 电流由T R次级上端经 D1→R L →D3回到 TR次级下端，在负载 RL上得到一半波整流 电压。 在u2的负半周，D1、 D3截止，D2、D4导通， 电流由Tr次级的下端 经D2→R L→D4回到 Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流 电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电 流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 GS0709 I L = 0.9U2／R L GS0710 流过每个二极管的平均电流为 I D= I L／2 = 0.45 U2／R L 每个二极管所承受的最高反向电压为 2、半波整流电路 半波整流电路，由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成，如下图所示。电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2的正半周电压基本相同。

市电（交流电网）变为稳定的直流电需经过变压、整流、滤波和稳压四个过程。利用二极管的单向导电性，将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。有时将变压器、整流电路和滤波电路一起统称为整流器。 （1）正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。 （2）负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。

12脉波整流电路谐波治理方案研究

12脉波整流电路谐波治理方案研究 Study on12-pulse rectifier circuit harmonic control plan 吴畏文冲刘超 WU Wei，WEN Chong，LIU Chao （广西电力职业技术学院，广西南宁市530007） （广西崇左市供电局，广西崇左市532200） （Guangxi Electric Power Institue Of V ocational Training，Nanning530007，China）（Guangxi Chongzuo Power Supply Bureau，Chongzuo532200，China） 摘要：广西崇左网区，存在着许多电解锰一类的企业，其非线性负荷在运行过程中会产生谐波，对整个网区都造成污染。通过对这类污染源的运行环境的了解，谐波的测试和分析以及仿真研究，针对电解锰行业用电特点，在各种谐波治理方式中，找出了一种性价比较高，而且企业也易于接受的治理方式，以点带面，逐步推广。 关键词谐波污染；Matlab仿真；谐波治理 [课题项目]本文是广西壮族自治区教育厅科研项目课题“电网谐波治理”的研究报告之一。 Abstract：Guangxi Chongzuo power grid area,there are many electrolytic manganese kind of enterprise,the nonlinear load in the operation process will generate harmonic wave,the power grid area are cause pollution.Through this kind of pollution sources to the operating conditions of understanding,harmonic of testing and analysis and simulation,in view of the electrolysis manganese industry consumption characteristics,in all kinds of harmonic governance mode,find out a low cost and high performance,and enterprise also easy to accept the governance mode, from point to area,and gradually promotion.

三相桥式PWM整流电路分析

三相桥式PWM整流电路分析 【摘要】为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波。通过对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制，使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近1的功率因数。本文主要对电压型三相半桥式PWM整流电路进行分析，在此基础上对PWM 整流技术加以探讨，对PWM整流装置的维护和设计有一定参考价值。 【关键词】PWM整流；三相桥 1.引言 随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染。电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变。 为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位。这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。高功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。只要对整流器各开关器件施以适当的PWM控制，就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制，不仅可实现交流电流接近正弦波，而且可使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数总是接近于1。本文主要对电压型三相半桥式PWM整流电路进行分析，在此基础上对PWM 整流技术加以探讨，对PWM整流装置的维护和设计有一定参考价值。 2.传统整流电路的存在的问题 在我国，当前主要的谐波源主要是一些整流设备，如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式，采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流，造成电网的谐波污染，而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低，因换流引起电网电压波形畸变等缺点。这些整流器从电网汲取电流的非线性特征，给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。因此，十分必要开发趋于理想参数的更优电路，电压型三相半桥式PWM整流电路就是其中一种。 3.三相桥式PWM整流电路 3.1 整流电路的理想状态 为使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数接近于1。整流电

三相整流电路网侧谐波分析

LC滤波的三相桥式整流电路网侧谐波分析 裴云庆姜桂宾王兆安 2006-02-20 17:06:19 西安交通大学（西安 710049） Analyze of line harmonic current of three phase rectifier with LC filter Abstract: For the 3 phase capacitive rectifier, which was widely used in the power electronics equipment, LC filter in DC is an effective structure to improve the power factor and reduce the input harmonic current. A theory equation was derived in this paper, which show the relationship between the input characteristics and the circuit parameter. It was proved by the simulation and the experiment. Key words: 3 phase rectifier harmonic power factor 1 概述 随着电力电子技术的飞速发展，其应用已经深入到电力、冶金、化工、通讯、铁路电气以及家电等各个领域，在电力电子装置中，整流器作为装置与电网的接口占有相当大的比重，采用电容滤波、二极管构成的三相不可控整流电路随着变频器、开关电源及UPS等装置的广泛应用，其所占比例越来越高。同时这种整流电路对电网的不利影响，如输入电流谐波等，也受到了广泛的重视。虽然目前可以采用PFC装置、有源滤波器等方案解决其带来的各种不利影响，但采用接入电抗器仍为最为简单和常用的一种提高功率因数、抑制谐波的方法。目前对采用电抗器改善整流器输入谐波及功率因数的分析主要采用计算机仿真，文献[1]~[3]对不同结构的整流器进行了分析，得出了一些有价值的数据及图表，但采用仿真的方法难以建立各项指标与电路参数间的理论公式。文献[4]提出了采用整流器开关函数、基于频域的分析方法，对同时含有直流侧及交流侧滤波元件的情况得到了很好求解公式，但公式形式十分

12脉波整流变压器结构型式的选择

12脉波整流变压器结构型式的选择 在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置整流装置组成的单机组12脉波整流电路整流电路（简称“单机组12脉波整流电路”）；另一种是由置于同一油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉波整流电路（简称“等值12脉波整流电路”）。二者的连接方式。 上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对称性以及对网侧谐波电流谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。 1两种连接方式对谐波电流的影响 理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7次谐波电流。 对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。 图1单机组12脉波整流电路 图2等值12脉波整流电路 2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题 2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只有一组绕组，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的原因是Y接和△接这两组绕组间匝比NY/N△偏离1/，彼此理想空载直流电压Udio不相等，因此，负荷分配不可能平均。整流变压器阀侧两组绕组间的匝比NY/N△值接近1/的可取整数比为4/7（偏差1.04％）、7/12（偏差1.02％）、11/19（偏差0.27％）。由此可见，将NY/N△做成11/19，可使△Udio偏差减到最小，改善电流分配不均问题。但由于变压器结构上的合理性和制造方面（变压器变比越大尤其如此）的原因，这样的匝比实际上是不容易做到的。 对于三相桥式整流电路，整流变压器阀侧绕组间匝比NY/N△=4/7时，理想空载直流电压之差△Udio=1.04％。但两组整流器的负载电流负载电流分配却相差很大。因为变压器网侧绕组的电抗X1＊为各整流桥整流桥公有，对整流桥间的负载电流分配没有调节作用。负载电流分配完全取决于各组阀侧绕组电抗值X2＊=XY＊＋X△＊和阀侧连接母线的电抗XM＊。（其中XY＊为Y形连接绕组的电抗值，X△＊为△形连接绕组的电抗值）。根据有关资料计算结果表明：当变压器二次电抗X△＊=XY＊=5％时， IdY=0.2928IdnId△=0.7072Idn 当变压器二次电抗X△＊=XY＊=10％时， IdY=0.3964IdnId△=0.6036Idn 由此可见，变压器二次电抗数值愈小，负载分配相差就愈大。有实际例子可以证明这一点。兰州有一用户采用这种单机组12脉波二极管整流电路，投运后发现，其中一整流桥直流电流达到12000A（额定值）时，另一整流桥的直流电流只有4500A。导致设备无法正常运行，后来被迫重新改造。 理论计算表明：增大整流变压器二次电抗X2＊=X△＊＋XY＊，可以部分减小负载电流分配

桥式整流电路原理.doc

简单RC滤波电路的工作原理 滤波电路是直流电源的重要组成部分，它一般是由电容等储能元件组成，用来滤除单向脉动电压中的谐波分量，从而得到比较平滑的直流电压。图1所示为桥式整流简单RC滤波电路。由图可以看出，滤波电容C并联于整流电路的输出端，即C与R L 并联，整流电路的负载为容性。其工作原理为：设t=0时 接通电源，当由零逐渐上升时，二极管D 1、D 3 导通，D 2 、D 4 截止，电流方向如图 中箭头所示。电流一路流过负载R L ，一路向电容C充电，充电极性为上正、下负。由于电源内阻及二极管导通电阻均很小，即充电时间常数很小，所以充电进行的很快，C两端的电压随很快上升到峰值，即。当由峰值开始下降时，充电过程结束。由于电容C两端的电压＞，这时，四只二极管均被反偏截止，电容C 向负载R L 放电，从而使通过负载R L 的电流得以维持。放电时间常数R L C取值愈大， R L 两端的电压下降愈缓慢，输出波形愈平滑，直到下一个半周到来，且＞时， D 2、D 4 才正偏道通（D 1 、D 3 仍截止），放电过程结束，又开始给C充电。如此周 而复始的充电、放电，在负载R L 上便得到如图2所示的输出电压。 单向桥式整流电路工作原理 2008-03-07 16:49

1．工作原理 单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路，如图 6.2.3所示。 图6.2.3 单相桥式整流电路 整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据图6.2.3的电路图可知： 当正半周时，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周； 当负半周时，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的电流与电压波形见图6.2.4。 2．参数计算

单相桥式不控整流电路的谐波分析

1.引言 电力电子技术中, 把交流电能变成直流电源的过程称为整流，整流电路的作用是将交变电能变为直流电能供给直流用电设备。本文研究的单相桥式不控整流电路也属于整流电路。在本电路中，按照负载性质的不同，可以分为有电容滤波和无电容滤波两类。如果把该电路的交流侧接到交流电源上，把交流电能经过交—直变换，转变成直流电能。 本文主要对单相桥式不控整流电路的原理与性能进行讨论,并分析其谐波。侧重点在于借助Matlab 的可视化仿真工具 Simulink 对单相桥式不控整流电路进行建模,选取合适的元件参数，实现电路的功能,并观察不同元件参数改变时波形及谐波的变化情况，并得出相应的仿真结果。 2.Matlab 软件简介 Matlab 提供了系统模型图形输入工具——Simulink 工具箱。在 Matlab 中的电力系统模块库PSB以Simulink 为运算环境,涵盖了电路、电力电子、电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统仿真模型。它由以下6个子模块组成:电源模块库、连接模块库、测量模块库、基本元件模块库、电力电子模块库、电机模块库。在这6 个基本模块库的基础上,根据需要还可以组合出常用的、复杂的其它模块添加到所需的模块库中,为电力系统的研究和仿真带来更多的方便，本次仿真正是以Matlab中的Simulink 工具箱为基础进行的。 3.单相桥式不控整流电路的工作原理 3.1单相桥式不控整流电路带电阻性负载的工作原理 桥式整流电路如图1所示。它是由电源变压器、四只整流二极管VD1-4和负载电阻R组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。在u 2 正半周，VD1和VD4导通，其作 用相当于导线，此时电流经VD1、R、VD4回到电源。在u 2 负半周，VD2和VD3导通，其作用相当于导线，此时电流经VD2、R、VD3回到电源。在R上各得到半个整流电压波形。这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 U L = 0.9U 2 I L = 0.9 U 2 /R 流过每个二极管的平均电流为 I d = I L /2 = 0.45U 2 /R

整流器件的谐波抑制仿真-精选资料

整流器件的谐波抑制仿真 ： The use of nonlinear loads in power system make harmonic pollution ， in order to solve the harmonic pollution ， active power filter is used. This paper introduces the basic principles of active filter establishs a Matlab / Simulink simulation model and analysis. The results show that the active filter compensation characteristic. 0 引言 随着电力电子技术的迅速发展和电力电子装置的应用越来 越广泛， 电磁环境受到严重的污染， 电网谐波污染问题成为一个 非常严峻问题。 此外电网中使用的异步电动机、 变压器和电弧炉 等负荷消耗大量的无功功率， 若得不到及时补偿将致使电网电压 波动、供电设备容量增加、损耗增加。因此，谐波补偿成为当前 的一个非常严峻的问题。 谐波抑制的手段主要包括无源滤波和有源滤波。 无源滤波器 是由电容器和电抗器串联而组成的， 并且调谐在某种特定的谐波 频率，对它所调谐的谐波具有一个低阻抗作用； 有源滤波器是产 生与其所测得的畸变的谐波电流的相位相反的一组谐波电流， 波电流因此被抵消并且最终变成一个没有畸变的正弦波。 本文中 主要介绍并联型有源滤波器的原理，并进行MATLAE 仿真和分析。 ， and has good

24脉波整流原理

等效24脉波整流机组原理分析 整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。目前，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台12脉波的整流变压器和与之匹配的整流器共同组成。理论上只要满足12相24 脉波整流系统的要求，组成24脉波的2台变压器的联结组可以有很多种，如Dy5／Dd0一Dy7／Dd2、Dyl l ／d0一Dyl ／d2等。 12脉波整流采用的整流变压器为轴向双分裂式牵引整流变压器， 变压器阀侧绕组采用d 、Y 接法；与之相匹配的单台整流器由2个三相6 脉波全波整流桥组成，其中一个整流桥接至整流变压器二次侧“Y ”型 绕组，另一个整流桥接至整流变压器二次侧“△”型绕组，两个三相整流桥并联构成6相12脉波的整流变电系统。 单台12脉波整流机组输出波形如图1 所示。 图1 单台12脉波整流机组输出波形图 两套相同的十二脉波整流机组并联工作并不会改变整流脉波数，只 有当两套机组的整流变压器网侧绕组分别移相+7.5°和﹣7.5°，并联

t i m e a n d 工作时，才能形成等效二十四脉波整流。为了实现24脉波整流，两台 整流变压器的基本联结组别可采用Dyll ／Dd0和Dyl ／Dd2。每个牵引变电所内并联运行的2台整流变压器原边绕组分别移相+7.5°和一7.5°，目前为了实现两台整流变压器在网侧实现±7.5°的移相，在整流变压器原边采用延边三角形接法，其相量关系图如图2和图3所示。 一次侧三角绕组联结（延边三角形） 二次侧y 结构向量关系图 二次侧D 结构向量关系图 图2 +7.5°变压器向量关系图 一次侧三角绕组联结（延边三角形） 二次侧y 结构向量关系图 二次侧D 结构向量关系图 图3 ﹣7.5°变压器向量关系图

同步整流电路分析

一、传统二极管整流电路面临的问题 近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。 开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达～，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。 举例说明，目前笔记本电脑普遍采用甚至或的供电电压，所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）P O，占电源总损耗的60％以上。因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC ／DC变换器提高效率的瓶颈。 二、同步整流的基本电路结构 同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。 1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路 2、单端自激、隔离式降压同步整流电路 图1 单端降压式同步整流器的基本原理图 基本原理如图1所示，V1及V2为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V1导通，V2关断，V1起整流作用；在次级电压的负半周，V1关断，V2导通，V2起到续流作用。同步整流电路的

半波精密整流电路、8种类型精密全波整流电路及详细分析

精密全波整流电路 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2 图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点. 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计 图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称. 图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性. 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡. 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态. 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种. 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波. 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.

整流电路的谐波和功率因数

整流电路的谐波和功率因数 随着电力电子技术的发展，其应用日益广泛，由此带来的谐波(harmonics)和无功(reac tive power)问题日益严重，引起了关注。 无功的危害：? a 导致设备容量增加。 b 使设备和线路的损耗增加。 c线路压降增大，冲击性负载使电压剧烈波动。谐波的危害： a 降低设备的效率。 b 影响用电设备的正常工作。 c引起电网局部的谐振，使谐波放大，加剧危害。 d 导致继电保护和自动装置的误动作。 e 对通信系统造成干扰 (1) 谐波和无功功率分析基础 正弦波电压可表示为： 对于非正弦波电压，满足狄里赫利条件，可分解为傅里叶级数：基波（fundamental）——频率与工频相同的分量 谐波——频率为基波频率大于1整数倍的分量 谐波次数——谐波频率和基波频率的整数比n次谐波电流含有率以H RI n（H armonic Ratio for I n）表示 电流谐波总畸变率T HDi（Total Harmonic distortion）定义为 在正弦电路中，电路的有功功率就是其平均功率： 视在功率为电压、电流有效值的乘积，即S=U I 在非正弦电路中，有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同，功率因数仍由式 ??=c os λ定义为有功功率P和视在功率S的比值：此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系：功率因数是由电压和电流的相位差φ决定的： ??功率因 数c os?无功功率定义为：Q=UIs in 定义。 1功率因数：基波因数：n?不考虑电压畸变，研究电压为正弦波、电流为非正弦波的情况有很大的实际意义。非正弦电路的有功功率： P=UI1 cos =I1/I，即基波电流有效值和总电流有效值之比 1功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。非正弦电路的无功功率：?位移因数（基波功率因数）：c os 1?无功功率Q反映了能量的流动和交换，目前被较广泛的接受。忽略电压中的谐波时有：Q f =U I1 s in 在非正弦情况下，因此引入畸变功率D，使得：Q f为由基波电流所产生的无功功率，D是谐波电流产生的无功功率。(2)带阻感负载时可控整流电路交流侧谐波和功率因数分析a、单相桥式全控整流电路忽略换相过程和电流脉动，在阻感负载且电感L足 够大时电流i2的波形见下图。 （2-36） 其中： 由变压器二次侧电流谐波分析可知：电流中仅含奇次谐波。 各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。基波电流有效值为：? i2的有效值I=I d，结合上式可 得基波因数为： 电流基波与电压的相位差就等于控制角a，故位移因数为 所以，功率因数为：b、三相桥式全控整流电路